CN108374709A - 排气后处理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及排气后处理。提供具有至少一个第一和一个第二氮氧化物存储催化转化器的内燃发动机的布置，其中第一氮氧化物存储催化转化器布置在低压排气再循环回路内。此外，提供用于运转所述布置的方法，其中氮氧化物存储催化转化器能够被用于通过提供富排气状况在具有高负载的工况下产生氨气。

Description

排气后处理
相关申请的交叉参考
本申请要求2017年1月30日提交的德国专利申请No.102017201401.6的优先权。上文提及的申请的全部内容特此出于所有目的以引用方式全文并入。
技术领域
本说明书大体上涉及排气后处理系统，所述排气后处理系统包括排气再循环(EGR)通道和氨气存储装置。
背景技术
氮氧化物存储催化转化器(也被称为NOx存储催化剂或稀NOx捕集器(LNT))被用于从内燃发动机的排气中暂时吸附氮氧化物。另外，氮氧化物存储催化转化器执行一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的氧化后处理的功能。在内燃发动机的稀燃运转期间形成的氮氧化物能够被存储在LNT中；为此，LNT氧化稀排气中所包含的一氧化氮(NO)以形成二氧化氮(NO2)，并且随后将其以硝酸盐的形式存储。用于LNT的涂层中的吸附剂的示例是氧化钡和/或其它氧化物。
一旦耗尽LNT的存储容量，LNT必须被再生。在再生事件(净化(purge))中，例如通过利用对应的燃料/空气混合物运转内燃发动机提供富的亚化学计量(substoichiometric)的排气状况；在此过程期间，存储的氮氧化物再次被解吸并借助于富排气中的组分(CO、HC)在LNT的催化活性组分上被还原成氮气。除了仅用于再生的净化之外，例如由于内燃发动机的功率需求，当排气变为亚化学计量时，LNT当然也被再生。
在LNT中，存储的硝酸盐此外与分子氢反应，所述分子氢通过燃料的不完全燃烧以及还通过在富排气状况下LNT中的反应产生，因此在再生期间还产生氨气。可以通过将此氨气存储在催化转化器中的下游来利用此氨气，以用于进行选择性催化还原(SCR)。存储的氨气用于SCR中以在稀排气状况下将氮氧化物还原成氮气。为了使SCR催化转化器能够具有更高存储容量，有利地是将所述SCR催化转化器安装在下游足够远处，以确保获得所述SCR催化转化器的最佳运转温度。对应温度范围随特定SCR涂层而变并且是本领域技术人员已知的。
除了其它因素之外，排气的温度限制LNT的存储容量。现代LNT可以在250℃至550℃的温度范围内以不同效率存储氮氧化物。此外，存储容量可以受排气的空间速度限制。当内燃发动机在高负载下，例如在加速事件期间运转时，实现高排气温度和质量流，并且这些可以超过LNT的技术限制，从而由于气体温度和空间速度严重降低LNT的氮氧化物存储容量。在这些状况下，氮氧化物无法存储在LNT中。取决于发动机负载，取决于催化剂的饱和度以及取决于排气温度，通过在不同燃烧模式之间切换，可以抑制高负载下氮氧化物的逸出。这些模式包含涉及稀排气的状态以及涉及富亚化学计量排气的状态(参见申请DE 10 2016210 897.2和DE 10 2016 210 899.9)。
然而，本文中的发明人已认识到上述方法的问题。在具有两个LNT的排气系统中，当下游LNT需要净化时，可以在上游LNT中产生过量氨气。此外，当向发动机后喷射燃料以产生用于净化下游LNT的富排气时，可以供应比执行净化实际所需更多的燃料，部分是因为下游LNT可以使排气以低于上游LNT的质量流率流动。
发明内容
因此，本文中的发明人提供至少部分地解决以上问题的系统和方法。在一个示例中，用于包含具有排气道(tract)的内燃发动机的车辆的布置包含：低压排气再循环管路，所述低压排气再循环管路从涡轮下游的排气道分支出来；以及排气后处理系统，所述排气后处理系统布置在排气道中。排气后处理系统包含：第一氮氧化物存储催化转化器(也被称为第一LNT)；第二氮氧化物存储催化转化器(也被称为第二LNT)，其布置在所述第一氮氧化物存储催化转化器的下游；颗粒过滤器，其布置在所述第一氮氧化物存储催化转化器的下游且在所述第二氮氧化物存储催化转化器的上游；以及第一供给装置，其用于将燃料引入到所述排气道中并且布置在所述排气再循环管路的分支的下游且在所述第二氮氧化物存储催化转化器的上游。
本公开的第一方面涉及具有排气道的内燃发动机的布置，至少一个低压排气再循环管路从所述排气道分支出来并且排气后处理系统布置在所述排气道中。排气后处理系统包括：至少一个第一氮氧化物存储催化转化器(LNT)、布置在第一LNT的下游的至少一个第二LNT、布置在第一LNT的下游的至少一个颗粒过滤器，以及用于将燃料引入到排气道中的至少一个第一供给装置，所述装置布置在排气再循环管路的分支的下游且在第二LNT的上游。
根据本公开的布置是有利的，因为所述布置允许在第二LNT上游的外部燃料喷射。因此，通过仅用于第一LNT的后喷射足以使富排气可用于再生或亚化学计量模式，同时通过将燃料外部引入到排气道中提供用于第二LNT的再生或亚化学计量模式的排气。因此，减少量的额外喷射的燃料(与不具有外部燃料喷射的运转比较)需要用于第一LNT。由此，有利地确保较少燃料被输送到发动机油，因此所述发动机油被稀释得不太严重，从而导致不太严重地损害油的润滑性能。此外，如果通过将燃料引入到排气道中而引起亚化学计量模式的状况，则关于布置在排气道中的涡轮增压器涡轮的材料温度限制方面的限制是具有较小重量。另外，与第一LNT的情况相比，较少燃料需要用于第二LNT的亚化学计量模式或再生，因为通过第二LNT的排气质量流低于通过第一LNT的排气质量流。此外，在第二LNT的亚化学计量模式或再生期间，第一LNT可以保持在稀排气中。此外，不必减少存储在第一LNT中的氧气量，以便在第二LNT中实现富排气状况，并且这同样对燃料消耗具有有利影响。此外，富排气和可以在高负载的状况下在第一LNT中形成的氨气可以有利地用于进一步还原第二LNT中的氮氧化物。
在这种情况下，尤其在具有高负载以及由此产生的高排气温度的状况下，可以触发内燃发动机的富混合运转。在这些状况下，第一LNT不再作为存储催化转化器运转，而是借助于同样存在于排气中的还原剂(一氧化碳和碳氢化合物)立即将存在于排气中的氮氧化物转化成氮气。以此方式，从在高负载状况下从内燃发动机排出的排气中有利地移除氮氧化物。此外，可以调节排气中的富集水平，使得在这些状况下，一旦已从第一LNT中移除先前存储的氧气，就通过氢气与氮氧化物的反应在第一LNT的催化活性组分上形成氨气。在示例中，此氨气可以被用于借助于第二LNT进一步在下游还原氮氧化物。
应当理解，提供以上概述以便用简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不旨在识别所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围仅由随附的权利要求书限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文提及的或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施方案。
附图说明
图1是根据本公开的布置的实施例的示意性说明。
图2是根据本公开的布置的另一实施例的示意性说明。
图3示出根据本公开的方法的实施例的流程图。
图4是图示说明用于运转车辆的方法的流程图。
图5是图示说明用于在富燃模式(rich mode)期间运转车辆的方法的流程图。
具体实施方式
根据本文所公开的实施例，用于车辆的布置包含具有排气道的内燃发动机。所述布置包含：低压排气再循环管路，所述低压排气再循环管路从涡轮下游的排气道分支出来；以及排气后处理系统，所述排气后处理系统布置在排气道中。排气后处理系统包含：第一氮氧化物存储催化转化器(也被称为第一LNT)；第二氮氧化物存储催化转化器，其布置在所述第一氮氧化物存储催化转化器的下游(也被称为第二LNT)；颗粒过滤器，其布置在所述第一氮氧化物存储催化转化器的下游且在所述第二氮氧化物存储催化转化器的上游；以及第一供给装置，其用于将燃料引入到所述排气道并且布置在所述排气再循环管路的分支的下游且在所述第二氮氧化物存储催化转化器的上游。为了检测工况并且控制运转模式，根据本公开的布置可以包含控制装置。
根据本公开的布置可以包含用于将燃料引入到排气道中的至少一个另外的第二供给装置，所述装置布置在第一LNT的上游。如果布置另外具有高压排气再循环系统，则在使用高压排气再循环的布置的运转期间，可以借助于外部引入还原剂，例如，通过将燃料引入到排气道中执行再生或亚化学计量模式，这例如在冷启动状况下或在低负载下可能是有价值的。这样有利地避免了燃料中的碳氢化合物可能导致熏黑高压排气再循环系统，尤其是布置在高压排气再循环系统的排气再循环管路中的冷却器的情况。
根据本公开的布置的第二氮氧化物存储催化转化器可以具有不同于第一氮氧化物存储催化转化器的涂层的催化活性涂层。以此方式，第二LNT的催化活性涂层可以被优化用于在亚化学计量模式下运转。此处特别优选地，第二氮氧化物存储催化转化器的催化活性涂层相对于第一氮氧化物存储催化转化器的涂层被优化，用于在高温下进行氮氧化物的转化。例如，第二LNT的涂层可以包含比第一LNT的涂层少的储氧材料。
用于将燃料引入到排气道中的第一和/或第二供给装置可以包括燃料喷射器。燃料喷射器可以被设计为“喷雾器(vaporizer)”或能够被包含在此装置中。
用于选择性催化还原的催化转化器(SCR催化转化器)可以布置在第二氮氧化物存储催化转化器的下游。如果在再生或亚化学计量模式期间，在LNT，尤其第二LNT中形成氨气，则氨气可以由布置在下游的SCR催化转化器用来还原氮氧化物NOx或氨气可以被存储。
颗粒过滤器此外可以具有催化涂层。特别优选地，颗粒过滤器的涂层被配置为用于选择性催化还原。由此可以有利地将在亚化学计量模式下在第一LNT中形成的氨气存储在颗粒过滤器中，并且使用所述氨气来还原氮氧化物。
如本文所描述的根据本公开的布置可以被安装在机动车辆中。
本公开的方面涉及一种用于运转根据本公开的布置的方法。所述方法可以包含在低或中负载下运转内燃发动机，其结果是排气穿过排气道。所述方法可以包含改变到具有高负载的内燃发动机的运转状态。在改变到高负载之后，所述方法可以包含启动内燃发动机的富燃烧模式；使排气再循环通过低压排气再循环系统的排气再循环管路；通过用于将燃料引入到第二氮氧化物存储催化转化器的上游的排气道中的第一供给装置来引入燃料；并且改变到具有低负载和稀燃烧模式的内燃发动机的运转状态。
根据本公开的方法可以允许在内燃发动机的所有工况下控制氮氧化物的排放。
启动富燃烧模式是本领域技术人员所熟悉的，并且例如通过内燃发动机中的后喷射实现。
在根据图1的图示的实施例中，根据本公开的布置1具有内燃发动机2。内燃发动机2可以是自动点火或施加点火式内燃发动机。内燃发动机具有至少一个汽缸(未示出)，但是还可以具有不同数目的汽缸，例如，两个、三个、四个或更多个汽缸。
内燃发动机2被连接到进气道3和排气道4。涡轮增压器的涡轮5布置在排气道4中。涡轮5通过轴连接到压缩机6，所述压缩机布置在进气道3中。冷却器装置6a布置在压缩机的下游的进气道4中。替代地，然而，也可以不设置涡轮增压器，因此也不设置涡轮和压缩机。
第一氮氧化物存储催化转化器(LNT)7布置在涡轮5的下游的排气道4中。颗粒过滤器8布置在第一LNT 7的下游。如果内燃发动机2是自动点火内燃发动机，则颗粒过滤器8是柴油颗粒过滤器(DPF)。理想地，颗粒过滤器8至少部分具有催化活性涂层。此处特别优选地，催化活性涂层被配置为用于选择性催化还原。这使在亚化学计量模式期间在第一LNT 7中产生的氨气能够被存储在颗粒过滤器8中并且用于还原排气中的氮氧化物。
低压排气再循环系统(LP-EGR)的低压排气再循环管路9从颗粒过滤器8的下游的排气道4分支出来。此排气再循环管路9将排气道4流体连接到进气道3。第一排气再循环阀9a布置在排气再循环管路9中，所述第一排气再循环阀允许控制从排气道4到进气道3中的排气质量流。此外，第一排气再循环冷却器9b布置在排气再循环管路9中。排气再循环冷却器9b能够具有旁路。
第二LNT 10布置在排气再循环管路9的分支的下游。第二LNT 10优选地具有与第一LNT 7不同的催化活性涂层。第一LNT 7的催化活性涂层是常规LNT的催化活性涂层。这表示在冷启动和中等温度的情况下，涂层被配置为用于氮氧化物的吸收和转化，其中贵金属(通常Pt、Pd或Rd)、例如Cer的储氧材料，以及钡化合物被用于涂层。第二LNT 10的催化活性涂层可以通过不同方式进行配置。由于第一LNT 7采用冷启动排气控制的功能，因此第二LNT 10可以被配置为用于在高温下进行氮氧化物转化。这也提供了减少储氧组分的量的可能性，这意味着在再生期间对减少所存储氧气的最初需求降低，这进而还意味着也必须使用更少燃料。作为选择，第二LNT 10还可以配置有分区涂层，其中具有储氧能力的区域仅被应用在末端处，以防止还原剂突破(break through)。
燃料的第一供给装置11布置在第二LNT 10的上游。第一供给装置11被设计用于将燃料引入到第二LNT 10的上游的排气道4中。例如，供给装置11是燃料喷射器或喷雾器。
高压排气再循环系统的排气再循环管路12从涡轮5上游的排气道4分支出来，所述管路将排气道4流体连接到进气道3。第二排气再循环阀12a和第二排气再循环冷却器12b布置在排气再循环管路12中。排气再循环冷却器12b能够具有旁路。
此外，布置1具有可以布置在布置1中的任何所需点处的传感器，例如，氮氧化物传感器、氨气传感器、空燃比(λ)传感器和/或温度传感器。传感器连接到下文更详细描述的控制装置。此外，布置1还可以具有，例如用于将还原剂，具体来说尿素水溶液引入到排气道4中的至少一个装置。此外，节流阀可以布置在排气道4的下游末端区域中。通过控制装置控制运转模式、引入的燃料和尿素水溶液的量，以及阀门和冷却器装置的设置。此外控制装置连接到内燃发动机2，以便基于所测量值的评估发布与富燃或稀燃运转有关的控制命令。
控制系统114包含控制器112，并且被示为从多个传感器116(本文描述所述传感器的各个示例)接收信息，以及将控制信号发送到多个致动器181(本文描述所述致动器的各个示例)。作为一个示例，传感器116可以包含排气道、EGR管路、进气道和/或其它位置中的氧气传感器。例如压力传感器、温度传感器、空燃比传感器和成分传感器等的其它传感器可以被联接到布置中的各个位置。作为另一示例，致动器可以包含第一供给装置11、发动机2的燃料喷射器、EGR阀和/或其它致动器。控制器可以从各个传感器接收输入数据、处理所述输入数据，以及基于对应于一个或多个例程的在其中编程的指令或代码，响应于所处理的输入数据而触发致动器。
在根据图2中的图示的布置100的另一实施例中，用于选择性催化还原的催化转化器(SCR催化转化器)13布置在第二LNT 10的下游。此外，图2中所图示说明的实施例具有燃料的第二供给装置14，所述燃料的第二供给装置布置在第一LNT 7的上游。第二供给装置14可以与第一供给装置11具有相同设计。尽管图2中未示出，但是布置100包含类似于上文关于图1所描述的控制系统。如上所述，第二供给装置14可以是由控制系统控制的致动器的示例。
在根据图3中的图示的方法的实施例中，在第一步骤S1中，运转内燃发动机2，其结果是排气穿过排气道。在这种情况下，负载是低至中等。此处，内燃发动机2在稀燃烧模式下运转，并且因此产生稀排气。在此过程期间形成的氮氧化物被存储在第一LNT 7和第二LNT10中，并且在短阶段中利用富排气被再吸收和还原。例如通过后喷射到内燃发动机2中提供富排气，由此使排气再循环通过排气再循环管路9和/或通过第一供给装置11和/或第二供给装置14将燃料引入到排气道4中。
在第二步骤S2中，切换到具有高负载的内燃发动机2的运转状态。这例如在加速需求的情况下发生，在加速需求中，完全地或比在稳定行驶期间显著更大程度地压下油门踏板。在这种情况下，在远高于第一LNT 7能够不再有效地存储氮氧化物的正常运转中的温度下产生排气。例如，在第一LNT 7的区域中，高负载下的温度能够快速地升高到550℃以上，从而阻止有效存储。
在第三步骤S3中，启动内燃发动机2的富燃烧模式。这优选地通过将燃料后喷射到内燃发动机中实现。在第四步骤S4中，排气穿过排气再循环管路9。通过调整排气再循环阀9a来调节再循环的排气的量。
在延长的高负载需求的情况下，对应温度也在第二LNT 10的区域中达到。在第五步骤S5中，为了在高负载下运转时也运转具有富排气的第二LNT10，借助于第一供给装置11将燃料引入到排气道4中。在第二LNT 10中形成并且在此过程期间从所述LNT逸出的氨气可以被存储在SCR催化转化器13中并且在较晚阶段用于还原氮氧化物，所述SCR催化转化器在根据图2的布置中被图示说明。在某些情况下，例如当从内燃发动机产生的排气温度升高到高于与涡流5的材料兼容的温度水平时，还可以通过第二供给装置14将燃料传递到排气道中，而不是执行后喷射到内燃发动机2中。
可以在高负载的持续时间内保持富燃运转。在第六步骤S6中，内燃发动机2再次以低负载运转，并且设定稀燃烧模式。然而，如果例如在富燃运转期间形成比能够被存储的氨气量更大的氨气，则富燃运转也可能被打断。在此情况下，在某一时间段内实施稀燃运转，其中先前存储的氨气用于还原氮氧化物。只要高温和空间速度需要，两种运转模式可以交替使用。
本文所描述的系统和方法可以提供许多优点。在一个示例中，可以减少发动机油的燃料稀释。在汽缸中燃料的后喷射时，将燃料的一部分引入到发动机油中，这导致油的稀释以及润滑特性的退化。对于正常净化以及对于富燃模式，可以相对于第二LNT减少或避免此效果。
作为另一示例，在高发动机负载下引入富燃模式，其中符合例如涡轮增压器的各个组件的材料温度限制。这可能产生对发动机在富燃模式下运转的情况下车辆可以被驱动的持续时间的限制。如果通过在第二LNT之前的还原剂的外部供给由第二LNT的燃料路径(例如，装置11)建立富燃状况，则可以减少或避免此限制。
作为又一示例，本公开提供用于减少燃料量。在相同地减少空气路径的情况下，第二LNT的富燃操作或净化所需的燃料比第一LNT少，因为第二LNT经历低于第一LNT的质量流(例如，由于LP-EGR的流动和/或其它因素)。另外，第一LNT可以在富燃操作或净化期间继续使稀排气流动。此外，可能无法减少存储在第一LNT上的氧气量以在第二LNT上实现富燃状况，这也有利于低燃料消耗。
在通过HP-EGR运转的情况下，例如，在冷启动或低负载状况下，可以借助于外部还原剂引入实施净化或富燃模式，而碳氢化合物不会导致HP-EGR系统暴露于碳烟中。另外，第二LNT的催化涂层可以被优化用于富燃模式运转并且不同于第一LNT的第一涂层。因此，如果第二LNT含有较少储氧材料，则这是有利的。
现在转向图4，图4示出用于运转具有两个LNT和LP-EGR的车辆，例如，包含图1或图2中所图示说明的布置的车辆的方法400。用于执行方法400以及本文所包含的其余方法的指令可以基于存储于控制器的存储器上的指令以及结合从发动机系统的传感器(例如，上文参考图1所描述的传感器)接收的信号由控制器(例如，控制器112)执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来根据下文所描述的方法调整发动机运转。
在402处，方法400包含确定、估计和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包含，但不限于，节流阀位置、发动机温度、发动机转速、歧管压力、车辆速度、排气再循环流率和空/燃比中的一个或多个。在404处，方法400确定发动机负载是否低于阈值负载。阈值负载可以是相对高的负载，例如，最大额定负载的60％或75％。在其它示例中，方法可以包含确定发动机负载或扭矩请求是否改变(或增加)了阈值率以下，例如，改变了10％以下。如果发动机负载不低于阈值，或如果负载没有改变了阈值率以下，则方法400前进到406，以在富燃模式下运转，这将在下文相对于图5更详细地说明。在富燃模式期间，减小空燃比以便满足扭矩需求。由于所得的发动机输出增加，排气温度可以增加到第一LNT(例如，LNT 7)不再能够存储氮氧化物的温度。因此，可以将额外的还原剂供应到第一LNT，以便促进氮氧化物在第一LNT中的转化。
如果发动机负载低于阈值，或如果负载改变了阈值率以下，则方法400前进到408，以利用稀空燃比(或化学计量的空燃比，取决于发动机燃烧模式)运转。在低或中等发动机负载(例如，当发动机负载低于阈值时)期间，发动机可以通过化学计量的或高于化学计量的空燃比运转，以满足扭矩需求并且在转化燃料时保持排放。在410处，方法400包含将氮氧化物存储在第一和第二LNT中。由于稀燃烧，可以在发动机中产生氮氧化物。氮氧化物可以在排气中从发动机排出，并且行进通过第一LNT。第一LNT可以存储氮氧化物以用于稍后转化。未被存储在第一LNT中的任何氮氧化物可以被存储在第二LNT(例如，LNT 10)中。在412处，方法400可以包含使LP-EGR流动。为了使LP-EGR流动，LP-EGR通道中的EGR阀(例如，阀9a)可以打开(例如，完全打开或打开到完全打开与完全关闭之间的合适位置)，以向发动机提供目标EGR量。LP-EGR可以降低发动机氮氧化物产生。当不存在发动机燃烧稳定性问题时，可以将LP-EGR供应到发动机。当存在发动机燃烧稳定性问题时(例如，当发动机处于怠速时)，LP-EGR阀可以关闭以阻止LP-EGR供应到发动机。
在414处，方法400包含当被指示时净化第一和/或第二LNT。一旦LNT已达到氮氧化物存储限制，可以净化LNT以将氮氧化物转化成能够被释放到大气和/或下游催化剂以供进一步转化的组成分子(例如，氮气和氧气)。可以基于可以进行测量或估计的LNT的氮氧化物存储水平来指示LNT净化。为了净化LNT，排气的空燃比可以在某一持续时间内减小(例如，变浓)。在一个示例中，可以通过将燃料后喷射到发动机中来减小空燃比，如在416处指示。后喷射可以包含在主喷射(其中主喷射构成供应到汽缸的燃料的大部分并且引起燃料的燃烧来发电)之后将燃料二次喷射到汽缸中。后喷射燃料可能不完全燃烧，从而导致第一LNT处的还原剂可用于净化。在另一示例中，可以通过增加EGR率来减小空燃比，如在418处指示。例如，LP-EGR阀可以被移动到更加打开的位置以使更多EGR流动到发动机，由此减小空燃比。作为另一示例，可以通过经由第一和/或第二供给装置将燃料喷射到排气中来减小空燃比，如在420处指示。例如，如果将净化第二LNT，则可以激活第一供给装置以将燃料供应到第二LNT。通过将燃料直接(而不是通过发动机)提供到第二LNT，较少燃料可以用于执行净化。在一些示例中，可以采用用于减小空燃比的更多方法。
此外，在一些示例中，选择的用于减小空燃比的机构可以取决于哪个LNT正进行净化。作为一个示例，如果将净化第一上游LNT，则可以执行将燃料后喷射到发动机。如果将净化第二下游LNT，则可以将燃料直接喷射到第二LNT的上游的排气道，同时继续通过稀空燃比运转发动机。另外，如果正净化第一LNT，则可以在第一LNT中产生氨气，所述氨气可以行进到DPF并且最终到达第二LNT和SCR装置，从而沿着通路穿过与LP-EGR通道的接合点。为了防止将氨气供应到发动机，可以在第一LNT的净化期间禁用LP-EGR。在一些示例中，可以在第一LNT的净化期间激活HP-EGR。例如，如果额外的供给装置存在于第一LNT的上游，则用于净化第一LNT的还原剂可以由上游供给装置供应，所述上游供给装置可以位于HP-EGR通道的下游。以此方式，EGR可以继续在第一LNT的净化期间流动。相反，由于LP-EGR系统从将燃料供应到第二LNT的供给装置上游的排气道分支出来，因此LP-EGR控制可以独立于第二LNT的净化。
在422处，方法400包含确定是否已请求氨气产生。如先前所述，第一和/或第二LNT可以在氨气在LNT中产生且随后释放到下游催化剂(例如，SCR或催化活性DPF)的状况下被运转。氨气可以用于转化排气中的氮氧化物。尽管SCR装置可以包含外部氨气供应装置，但是有时通过LNT中的一个在车上产生氨气可能是有益的。如果未指示氨气产生，则方法400返回。如果指示氨气产生，则方法400前进到424以从第一和/或第二供给装置喷射燃料。为了产生氨气，可以将还原剂(例如，燃料)供应到LNT。因此，如果需要从第一LNT(例如，LNT7)产生氨气，则可以从第一LNT上游的第二供给装置(例如，装置14)喷射燃料。如果需要从第二LNT(例如，LNT 10)产生氨气，则可以从第二LNT上游的第一供给装置(例如，装置11)喷射燃料。
在426处，方法400任选地包含当从第二供给装置喷射燃料时，和/或当从第一LNT产生氨气时，关闭LP-EGR阀。如果LP-EGR继续流动，则在第一LNT中产生的氨气可以行进到发动机，这可以增加氮氧化物产生和/或对发动机具有其它有害影响。因此，当正从第一LNT产生氨气时，LP-EGR阀可以完全关闭以防止氨气流动到发动机。在一些示例中，当LP-EGR阀完全关闭时，替代地EGR可以从HP-EGR系统传递，并且因此，在LP-EGR阀关闭时，HP-EGR阀可以打开。方法400随后返回。
图5图示说明用于在富燃模式下运转车辆的方法500。例如，响应于确定发动机负载高于阈值负载，或响应于确定发动机负载以阈值率或高于阈值率增加(例如，响应于驾驶员踩加速器踏板)，方法500可以作为方法400的一部分或在方法400之后执行。在502处，方法500包含增加燃料喷射量以满足扭矩需求。在504处，方法500包含后喷射燃料以将还原剂供应到第一上游LNT(例如，LNT 7)。在扭矩需求增加以及所得的发动机输出增加期间，排气的温度可以增加到第一LNT可能够存储氮氧化物的温度以上。因此，可以运转第一LNT以在LNT处转化氮氧化物并且防止氮氧化物泄漏。为此，可以通过燃料的后喷射将还原剂供应到第一LNT。然而，在一些示例中，可以通过燃料喷射将还原剂供应到第一LNT上游的排气中(例如，经由第二供给装置14)。在506处，方法500包含当被指示时通过第一供给装置(在第二LNT的上游)喷射燃料。例如，在富燃模式期间，在第二LNT处的排气温度可以增加到阈值温度(例如，550℃)以上。响应于高排气温度，第二LNT可以开始解吸存储的氮氧化物和/或不能够将氮氧化物存储在排气中。为了防止氮氧化物泄漏，第二LNT可以接收额外的还原剂，使得氮氧化物可以在第二LNT处被转化。在508处，方法500包含基于从第一LNT和/或DPF的氨气泄漏来调整LP-EGR。例如，如果氨气在第一LNT处产生并且没有被DPF完全消耗，则氨气可以行进到LP-EGR通道。为了防止氨气供应到发动机，可以关闭LP-EGR阀。在一些示例中，可以激活HP-EGR以继续将EGR供应到发动机。HP-EGR可以将额外热量供应到排气，这可以引起在第一LNT处甚至进一步产生氨气。
在510处，方法500包含确定排气温度是否高于阈值。阈值可以包含用于排气道的一个或多个组件(例如，涡轮)的材料限制阈值。如果排气达到或超过阈值，则涡轮或其它组件可能被劣化。因此，如果排气温度高于阈值，则方法500前进到512以停止燃料的后喷射，以便降低排气温度。在514处，燃料可以通过第二供给装置喷射以继续将还原剂供应到第一LNT。如果排气温度不高于阈值，则方法500前进到516。
在516处，方法500包含确定是否存在氨气泄漏到大气中的风险。当氨气由第一和/或第二LNT产生并且未被第二LNT下游的SCR装置消耗或存储时，可能发生氨气泄漏到大气中。如果存在氨气泄漏到大气中的风险，则方法500前进到518以执行稀偏移(leanexcursion)。在稀偏移期间，可以增加发动机的空燃比(例如，高于化学计量比)以减少可用还原剂并且冷却发动机排气。在520处，方法500包含基于发动机负载恢复或保持富燃运转，或返回到稀燃运转。例如，如果在518处执行稀偏移，则在排气温度已冷却合适量之后，可以恢复富燃模式。系统可以在稀然模式与富燃模式之间交替(或如排气温度允许，保持在富燃模式下)，直到增加的扭矩需求减弱为止，此时发动机可以恢复在具有稀空燃比的稀燃模式下运转。方法500随后返回。
应当注意，本文所包含的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可以被存储为非暂时性存储器中的可执行指令并且可以由控制系统执行，所述控制系统包含与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合的控制器。本文中描述的特定例程可以表示任何数目的处理策略中的一个或多个，例如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以按所说明的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序未必需要实现本文中描述的示例实施例的特征和优点，而是为了便于说明和描述。可以取决于所使用的特定策略重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形方式表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒体的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行系统中的指令来实施，所述系统包含与电子控制器组合的各种发动机硬件组件。
应当了解，本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制性意义，因为各种变化都是可能的。例如，以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包含本文中所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖和不明显的组合和子组合。
所附权利要求特别体指出被认为新颖和不明显的某些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应理解为包含一个或多个此类元件的结合，而不要求或排除两个或多于两个此类元件。可以通过修改本公开的权利要求书或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而要求保护所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。无论与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相同或不同，此类权利要求也都被认为包含在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种具有排气道的内燃发动机的布置，其包括：
低压排气再循环管路，其从涡轮下游的所述排气道分支出来；和
排气后处理系统，其布置在所述排气道中，所述排气后处理系统包括：
第一氮氧化物存储催化转化器，
第二氮氧化物存储催化转化器，其布置在所述第一氮氧化物存储催化转化器的下游，
颗粒过滤器，其布置在所述第一氮氧化物存储催化转化器的下游且在所述第二氮氧化物存储催化转化器的上游，和
第一供给装置，其用于将燃料引入到所述排气道中，并且布置在所述排气再循环管路的所述分支的下游且在所述第二氮氧化物存储催化转化器的上游。
2.根据权利要求1所述的布置，其进一步包括第二供给装置，所述第二供给装置用于将燃料引入到所述排气道中并且布置在所述第一氮氧化物存储催化转化器的上游且在所述涡轮的下游。
3.根据权利要求1所述的布置，其中所述第二氮氧化物存储催化转化器具有不同于所述第一氮氧化物存储催化转化器的第一催化活性涂层的第二催化活性涂层。
4.根据权利要求3所述的布置，其中所述第二氮氧化物存储催化转化器的所述第二催化活性涂层相对于所述第一氮氧化物存储催化转化器的所述第一催化活性涂层被配置为用于在高温下进行氮氧化物转化。
5.根据权利要求1所述的布置，其中用于将燃料引入到所述排气道中的所述第一供给装置是燃料喷射器或喷雾器。
6.根据权利要求1所述的布置，其进一步包括用于选择性催化还原的催化转化器，所述催化转化器布置在所述第二氮氧化物存储催化转化器的下游。
7.根据权利要求1所述的布置，其中所述颗粒过滤器具有催化涂层。
8.根据权利要求7所述的布置，其中所述颗粒过滤器的所述涂层被配置为用于选择性催化还原。
9.一种用于系统的方法，所述系统包含被联接到排气道的发动机、被联接在所述排气道中的第一稀氮氧化物捕集器即第一LNT，以及被联接在所述第一LNT下游的所述排气道中的第二LNT，所述方法包括：
在稀燃模式下运转所述发动机并且使排气经由低压排气再循环通道即LP-EGR通道流动到所述发动机；
当在所述稀燃模式下运转所述发动机时以及响应于所述第二LNT上的氮氧化物负载超过阈值负载，通过经由第一供给装置将燃料喷射到所述第二LNT上游的所述排气道净化所述第二LNT，并且继续使排气经由所述LP-EGR通道流动到所述发动机；
在富燃模式下运转所述发动机；
当在所述富燃模式下运转所述发动机时，继续使排气经由所述LP-EGR通道流动到所述发动机，并且基于排气温度经由所述第一供给装置将燃料喷射到所述第二LNT上游的所述排气道。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：当在所述稀燃模式下运转所述发动机时以及响应于所述第一LNT上的氮氧化物负载超过所述阈值负载，减小排气空燃比以净化所述第一LNT。
11.根据权利要求10所述的方法，其中减小排气空燃比以净化所述第一LNT包括：经由第二供给装置将燃料喷射到所述第一LNT上游的所述排气道。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：响应于经由所述第二供给装置将燃料喷射到所述排气道，关闭所述LP-EGR通道中的第一EGR阀；以及打开位于高压排气再循环通道即HP-EGR通道中的第二EGR阀。
13.根据权利要求9所述的方法，其中基于所述排气温度经由所述第一供给装置将燃料喷射到所述第二LNT上游的所述排气道包括：响应于在所述第二LNT处的排气温度增加到阈值温度，经由所述第一供给装置喷射燃料。
14.根据权利要求9所述的方法，其中在富燃模式下运转所述发动机包括：响应于发动机负载需求大于阈值负载需求，通过低于化学计量比的排气空燃比运转所述发动机。
15.一种方法，其包括：
在第一状况期间，从位于第一稀氮氧化物捕集器即第一LNT上游的排气道中的第一燃料喷射器喷射燃料，并且基于所述第一燃料喷射器的所述燃料的所述喷射，调整低压排气再循环通道即LP-EGR通道中的阀门；并且
在第二状况期间，从位于第二LNT上游的所述排气道中的第二燃料喷射器喷射燃料，并且独立于所述第二燃料喷射器的所述燃料的所述喷射，调整所述LP-EGR通道中的所述阀门，所述第二LNT位于所述第一LNT的下游。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一状况包括所述第一LNT的净化，并且所述第二状况包括所述第二LNT的净化。
17.根据权利要求15所述的方法，其中基于所述第一燃料喷射器的所述燃料的所述喷射调整所述LP-EGR通道中的所述阀门包括：随着从所述第一燃料喷射器喷射的燃料量增加，减小所述阀门的开度。
18.根据权利要求15所述的方法，其中独立于所述第二燃料喷射器的所述燃料的所述喷射调整所述LP-EGR通道中的所述阀门包括：基于目标EGR率调整所述LP-EGR通道中的所述阀门。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一状况包括在所述第二LNT处具有低于阈值温度的排气温度的富燃模式，并且其中所述第二状况包括在所述第二LNT处具有高于所述阈值温度的排气温度的所述富燃模式。
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